Formação de planetas terrestres: o caso de colisões ineficientes

Abstract

Studies of terrestrial planets formation are usually based on numerical simulations of Nbodies, where collisions involving planetesimals and/or embryos are generally considered constructive, that is, they generate a new body whose mass is the sum of the masses involved and the total linear momentum is conserved. This approach works reasonably well for the Earth, Venus, and Mars formation. However, the planet Mercury has characteristics that classify it like a body formed only by the core, without a mantle proper. This is supposed to occur due to inefficient collisions, where two bodies in the advanced stage of formation (protoplanets) collide and result in two other bodies in which part of their material is lost. This kind of information can be obtained from numerical simulations in which collision conditions are recorded. Here, our intention was to establish parameters to help us better understand how collisions occurred, to look for possible inefficient collisions, and then to analyze if these collisions could have formed a planet with the structural characteristics of Mercury, as proposed in Asphaug & Reufer (2014). In this sense, we did a previous simulation choosing model and method used by Izidoro et al. (2014) that presented better results. Thereby, we obtained possible candidates for inefficient collisions in terms of the impact parameter and the speed parameter. However, when we analyzed the relative energy parameter we found that our simulation was unable to present this type of collision because the impacts had low energy. Therefore, more simulations will be carried out in future works, to verify if this result will in fact persist

Estudos de formação dos planetas terrestres são usualmente baseados em simulações numéricas de N-corpos, onde as colisões envolvendo planetesimais e/ou embriões são geralmente consideradas construtivas, ou seja, geram um novo corpo cuja massa é a soma das massas envolvidas e o momento linear total é conservado. Esta abordagem funciona razoavelmente bem para a formação da Terra, de Vênus e de Marte. Porém, o planeta Mercúrio apresenta características que o classificam como um corpo formado apenas pelo núcleo, sem um manto propriamente dito. Isso supostamente ocorre devido à colisões ineficientes, em que dois corpos em estágio avançado de formação (protoplanetas) colidem e resultam em dois outros corpos em que parte da matéria deles é perdida. Este tipo de informação pode ser obtida a partir de simulações numéricas em que sejam registradas as condições de colisão. Aqui, nosso intuito foi estabelecer parâmetros para nos ajudar a compreender melhor o modo como ocorreram as colisões, procurar por possíveis colisões ineficientes e, posteriormente, analisar se estas colisões poderiam ter formado um planeta com as características estruturais de Mercúrio conforme proposto por Asphaug & Reufer (2014). Nesse sentido, fizemos uma simulação prévia escolhendo o modelo e método utilizados por Izidoro et al. (2014) que apresentaram melhores resultados. Com isso, obtivemos possíveis candidatas à colisões ineficientes, em termos do parâmetro de impacto e do parâmetro de velocidade. Entretanto, quando analisamos o parâmetro de energia relativa verificamos que nossa simulação foi incapaz de apresentar este tipo de colisão pois, os impactos tiveram baixa energia. Portanto, mais simulações serão realizadas em futuros trabalhos, para verificar se este resultado de fato persistirá